GorillaBot 3D печатният Arduino Autonomous Sprint четириъгълен робот: 9 стъпки (със снимки)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2025-01-23 12:57

Всяка година в Тулуза (Франция) има Тулузско състезание с роботи #TRR2021

Състезанието се състои от 10 метров автономен спринт за двуноги и четириноги роботи.

Настоящият рекорд, който събирам за четириноги, е 42 секунди за спринт на 10 метра.

И така, имайки предвид това, трябваше да измисля план за проектиране на робот, който смятах, че може да го победи, за да стана новият действащ шампион !!!

Търсейки малко вдъхновение от колега член на Instructables „jegatheesan.soundarapandian“и миналогодишния победител в състезанието с роботи в Тулуза „Oracid 1“, които и двамата изглежда обичат да проектират и споделят уроци за това как да се изграждат четириноги. Започнах да копирам основно дизайна и да го направя малко по -голям!

Дизайнът се основава на механизъм за свързване с пет бара за всеки крак 2 серво захранвания всеки крак за общо 8 серво.

Правилата посочват, че освен сигнала за старт, цялото състезание трябва да се провежда от робота автономно, така че трябваше да измисля система с леко тегло, за да поддържам робота на път, в този случай използвах магнитометър QMC5883L (цифров компас), така че може да запази своята ориентация, ултразвуков сензор HC-SR04 в случай, че роботът наистина се обърка и започне да удря стената под ъгъл от 90 градуса и просто използвах брояч на стъпки в кода, за да му кажа колко стъпки трябва да направи за 10 метра.

В случай, че се интересувате от изграждането на този робот, не се притеснявайте, че тази маймуна е обмислила всичко!

100% поддръжка безплатно 3D отпечатващо тяло:

Всичко освен електрониката и винтовете за закрепване на електрониката се печатат 3D, същите малки винтове с напречна глава са единствените, които се използват, всичко, от което се нуждаете, е малка отвертка с кръстосана глава, за да сглобите робота

Лесна Plug and Play електроника:

не се изисква сложно запояване

Разумно време за печат:

Може да изглежда голям и внушителен, но отпечатва само 15 часа (добре за много време за някои: D)

Разумни изисквания за обем на изграждане:

Той може да бъде отпечатан на сравнително малък принтер, изискващ обем само от L: 150 mm x W: 150 mm x H: 25 мм

Обща цена на робота:

Роботът сам струва около 75 $, за да се включи зарядно устройство

Изисква се 3D отпечатан контролер (по избор), ако искате същата настройка като мен.

ВНИМАНИЕ:

Захранването 5V 3A, което използвах, не е най -доброто решение, тъй като за този робот, за да ходи, всичките 8 сервомотора трябва да работят едновременно и по този начин те извличат доста ток, не се притеснявайте, не съм запалил робота или нещо подобно но очаквайте захранващият транзистор да се загрее доста, не бих препоръчал да използвате робота за повече от 2 минути наведнъж, като го оставите да се охлади между циклите, за да избегнете нежелани повреди на серво щита.

Ако някой от вас има решение на този проблем, вашият принос ще бъде много благодарен!

Консумативи

ДОСТАВКИ ЗА РОБОТА:

• 8x Tower Pro MG90S аналогов 180 градусов серво (Aliexpress/Amazon)
• 1x Sunfounder Wireless Servo Control Board (Sunfounder Store/ RobotShop)
• 1x Arduino NANO (Aliexpress/Amazon)
• 1x трансивер модул NRF24L01 (нямате нужда от това, ако не използвате контролера) (Aliexpress/Amazon)
• 1x магнитометър (цифров компас) QMC5883L GY-273 (Aliexpress/Amazon)
• 1x ултразвуков сензор HC-SR04 (Aliexpress/Amazon)
• 2x 18650 3.7V литиево-йонни батерии (Aliexpress/Amazon)
• 1x държач за двойна батерия 18650 с превключвател за изключване (Aliexpress/Amazon)
• 1x 18650 литиево-йонно зарядно устройство (Aliexpress/Amazon)
• 4x женски към женски джъмперни кабели с дължина 10 см (Aliexpress/Amazon)
• 4x женски към женски dupont джъмпер кабели с дължина 20 см (Aliexpress/Amazon)
• 10x винтове 2mm x 8mm (същите като винтовете в пакет сервоустройства) (Aliexpress/Amazon)

КОНТРОЛЕР:

За да управлявате този робот ръчно, ще ви е необходим 3D отпечатаният контролер Arduino (връзка тук)

Роботът може да бъде и чисто автономен, така че контролерът не е задължителен.

ПЛАСТМАСИ:

Частите могат да бъдат отпечатани в PLA или PETG или ABS.

!! Моля, обърнете внимание, че 500 грама макара е повече от достатъчно, за да отпечатате 1 робот !!

3D ПРИНТЕР:

Необходима минимална платформа за изграждане: L150mm x W150mm x H25mm

Всеки 3D принтер ще се справи. Аз лично отпечатах частите на Creality Ender 3, който е евтин 3D принтер под 200 $. Разпечатките се получиха перфектно.

Стъпка 1: 3D отпечатване на частите

Така че сега е време за печат … Да!

Внимателно проектирах всички части да бъдат 3D отпечатани без никакви подпомагащи материали по време на печат.

Всички части са достъпни за изтегляне на thingiverse (линк тук)

Всички части са тествани отпечатани на Creality Ender 3

• Материал: PETG
• Височина на слоя: 0,3 мм
• Запълване: 15%
• Диаметър на дюзата: 0,4 мм

Списъкът с части е следният:

• 1x БАЗОВА ЕЛЕКТРОНИКА
• 1x БАЗОВ ГРЪБ
• 1x БАЗОВ ПЕРЕД
• 8x КРЪГЛЕН ПИН L1
• 4x КРЪГЛЕН ПИН L2
• 4x КРЪГЛЕН ПИН L3
• 4x КРЪГЛЕН ПИН L4
• 8x БЯГО СЕРВО
• 8x ХАТО
• 8x тел. EXT
• 8x CALF INT
• 8x СТЪПКА
• 4x КВАДРАТЕН КЛИП
• 44x КРЪГЛА КЛИПА

Файловете се предлагат като отделни части и групови части.

За бърз печат просто отпечатайте всеки файл GROUP.stl веднъж.

Стъпка 2: Сглобяване на тялото на GorillaBot

Всички инструкции за сглобяване са изобразени във видеото за сглобяване по -горе:

1. Поставете КРЪГЛИВ ПИН L1 в отвора на BASE FRONT предния ляв серво държач
2. Прокарайте кабела на един от сервомоторите MG90S през слота в предния ляв държач на серво BASE FRONT
3. Поставете серво MG90S на място
4. Закрепете серво MG90S на място с 2 винта (не затягайте прекалено, тъй като това може да повреди БАЗАТА)
5. Повторете същия процес за държачите на серво отзад отляво, отпред отдясно и отзад надясно
6. Повторете същия процес за BASE BACK предна лява, задна лява, предна дясна и задна дясна държачи на серво
7. Закрепете държача на батерията към BASE ELECTRONICS с 2 винта по диагонал или 4 винта
8. Закрепете платката за безжично серво управление към BASE ELECTRONICS с 2 винта по диагонал или 4 винта
9. Прикрепете трансивъра Arduino nano и NRF24L01 към платката за безжично серво управление
10. Плъзнете BASE FRONT към BASE ELECTRONICS през 2 квадратни отвора USB порт, обърнат назад
11. Закрепете на място с 2 квадратни щипки
12. Плъзнете BASE BACK към BASE ELECTRONICS през 2 квадратни отвора USB порт, обърнат назад
13. Закрепете на място с 2 квадратни щипки
14. Закрепете магнитометъра към основата отпред с 2 винта
15. Прикрепете ултразвуковия сензор към основата отпред
16. Насочете серво кабелите към платката за безжично серво управление, както е показано

Стъпка 3: Включете електрониката

Всички връзки са изобразени на изображението по -горе:

1. Включете 4 -те 20 -сантиметрови кабела dupont към безжичните сервоуправляващи платки Ултразвукови щифтове
2. Включете другия край на 4 -те кабела към ултразвуковия сензор (Уверете се, че са правилните)
3. Включете 4 10 -сантиметрови кабела dupont към щифтовете за магнитометър на безжичните сервоуправления
4. Включете другия край на 4 -те кабела в магнитометъра (уверете се, че са правилните)
5. Включете всички сервоустройства към техните специални щифтове в безжичната серво контролна платка
6. Завийте VIN и GND проводниците на батерията към платката за безжично серво управление, за да осигурите правилна полярност

Стъпка 4: Сглобяване на краката на GorillaBot

Всички стъпки за сглобяване са изобразени във видеото за сглобяване по -горе:

1. Плъзнете 1 FOOT над 1 КРЪГЛЕН ПИН L4
2. Плъзнете по -дебелия край на 1 CALF EXT над КРЪГЛОТО ПИН L4 с изпъкнала страна, обърната от крака
3. Плъзнете 2 CALF INT върху КРЪГЛИЯ ПИН L4
4. Плъзнете по -дебелия край на 1 CALF EXT над КРЪГЛОТО ПИН L4 с изпъкнала страна, обърната към крака
5. Плъзнете 1 FOOT над КРЪГЛИЯТ ПИН L4
6. Закрепете на място с 3 КРЪГЛИ КЛИПИ
7. Плъзнете 1 КРЪГЛЕН ПИН L3 през 1 от сглобения CALF EXT
8. Плъзнете 1 THIGH SERVO над КРЪГЛИЯ ПИН L3 с изпъкнала страна, обърната към CALF EXT
9. Плъзнете 1 THIGH над КРЪГЛИЯТ ПИН L3
10. Плъзнете КРЪГЛИЯТ ПИН L3 през другата сглобена CALF EXT
11. Закрепете на място с 3 КРЪГЛИ КЛИПИ
12. Плъзнете 1 THIGH SERVO над 1 КРЪГЛЕН ПИН L2 с изпъкналата страна, обърната към главата на КРЪГЛИЯ ПИН L2
13. Плъзнете КРЪГЛИЯТ ПИН L2 през двете сглобени CALF INTS
14. Плъзнете 1 THIGH през КРЪГЛИЯТ ПИН L2
15. Закрепете на място с 3 КРЪГЛИ КЛИПИ
16. Повторете всички процеси за останалите 3 крака, като имате предвид, че когато краката са сглобени към робота, главите на щифтовете са обърнати навън и CALF EXTS са пред CALF INTS, така че монтажът ще бъде идентичен отпред назад, но симетричен отляво надясно.

Стъпка 5: Инсталиране на Arduino

GorillaBot използва C ++ програмиране, за да функционира. За да качим програми в GorillaBot, ще използваме Arduino IDE заедно с няколко други библиотеки, които трябва да бъдат инсталирани в Arduino IDE.

Инсталирайте Arduino IDE на вашия компютър: Arduino IDE (връзка тук)

За да инсталирате библиотеките в Arduino IDE, трябва да направите следното с всички библиотеки в връзките по -долу

1. Щракнете върху връзките по -долу (това ще ви отведе до страницата на библиотеките GitHub)
2. Щракнете върху зеления бутон, на който пише Code
3. Щракнете върху изтегляне на ZIP (изтеглянето трябва да започне във вашия уеб браузър)
4. Отворете папката на изтеглената библиотека
5. Разархивирайте папката на изтеглената библиотека
6. Копирайте разархивираната папка на библиотеката
7. Поставете разархивираната библиотечна папка в папката на библиотеката на Arduino (C: / Documents / Arduino / libraries)

Библиотеки:

• Библиотека Varspeedservo (връзка тук)
• Библиотека QMC5883L (връзка тук)
• Библиотека RF24 (връзка тук)

И тук го имаме, трябва да сте готови за работа. За да сте сигурни, че сте настроили правилно Arduino IDE, следвайте следните стъпки

1. Изтеглете желания код на Arduino по -долу (GorillaBot Controller & Autonomous.ino)
2. Отворете го в Arduino IDE
3. Изберете Инструменти:
4. Изберете дъска:
5. Изберете Arduino Nano
6. Изберете Инструменти:
7. Изберете процесор:
8. Изберете ATmega328p или ATmega328p (стар буутлоудър) в зависимост от това кой Arduino nano сте закупили
9. Щракнете върху бутона Проверка (бутон Тик) в горния ляв ъгъл на Arduino IDE

Ако всичко върви добре, трябва да получите съобщение в долната част, което казва Готово компилиране.

Стъпка 6: Качване на кода

Сега е време да качите кода в мозъка на GorillaBot, Arduino Nano.

1. Включете Arduino Nano към компютъра си чрез USB кабел
2. Щракнете върху бутона за качване (бутон със стрелка надясно)

Ако всичко върви добре, трябва да получите съобщение в долната част, което казва Готово качване.

Стъпка 7: Калибриране на сервомоторите

За да сглобим правилно краката, трябва да поставим сервомоторите в началната им позиция.

1. Поставете 2 литиево-йонни батерии в държача на батерията
2. Включете робота и изчакайте 5 секунди, докато сервомоторите достигнат началната си позиция
3. Изключете робота

Стъпка 8: Сглобяване на краката към тялото

Свързването на краката към сервоусилвателите е доста лесно, просто не забравяйте, че CALF EXT трябва да се постави пред CALF INT по време на монтажните щифтове, насочени навън.

1. Плъзнете THIGH на CALF EXT страната на един от краката над КРЪГЛИЯ ПИН L1 на предния преден ляв серво държач
2. Закрепете на място с 1 КРЪГЛЕН КЛИП
3. Плъзнете THIGH SERVO на страната CALF EXT на същия крак над серво главата на предния преден ляв държач на серво (Уверете се, че THIGH SERVO е под ъгъл от 90 градуса спрямо тялото)
4. Закрепете THIGH SERVO на място под ъгъл от 90 градуса спрямо тялото с серво клапан с една ръка и малък серво винт
5. Повторете същия процес за предния заден ляв серво държач с останалите THIGH и THIGH SERVO на този крак
6. Повторете всички предишни процеси за останалите 3 крака

Стъпка 9: Готови за състезания !

Така че това е всичко, което трябва да сте готови да тръгнете !!!

Ръчно управление:

• Включете робота и контролера и проверете дали роботът върви правилно, като използвате посоките нагоре надолу наляво и надясно на джойстика.
• Натиснете бутона надолу и роботът трябва да изпълни малко танц

Ако всичко работи добре, сервомоторите са добре калибрирани и вече можете да изпробвате автономен режим.

Автономен режим

Режимът Autonomous Sprint използва магнитометъра, за да поддържа робота да работи в постоянна посока в продължение на 2,5 метра. Можете да програмирате желаната позиция и желания ъгъл на корекция с помощта на контролера

1. Включете робота и контролера
2. Преместете робота във всички посоки, за да калибрирате магнитометъра за 5 секунди
3. Поставете робота на земята в желаната позиция, в която бихте искали да влезе
4. Натиснете бутона нагоре, за да запомните това заглавие
5. Завъртете робота на 30-45 градуса вляво от желаната посока
6. Натиснете левия бутон, за да запомните тази позиция
7. Завъртете робота на 30-45 градуса надясно от желаната посока
8. Натиснете десния бутон, за да запомните тази позиция
9. Поставете робота обратно в желаната от него позиция
10. Натиснете бутона на джойстика, за да стартирате робота

Роботът ще бяга в постоянна посока в продължение на 2,5 метра, след което спре да седне и да изиграе победен танц.

Моят робот успя да измине 2,5 метра за 7,5 секунди.

Което ми дава теоретично време от 10 метра за 30 секунди, което се надявам да бъде достатъчно, за да ми прекара добре на състезанието с роботи в Тулуза

Пожелайте ми късмет и за тези от вас, които решат да създадат този робот, бих искал да чуя вашите отзиви и потенциални подобрения, които смятате, че могат да бъдат направени !!!

Вицешампион в конкурса за роботи